机械论文:优秀机械论文范文精选十篇

2024年2月9日发(作者：林衡)

机械论文：优秀机械论文范文精选十篇

本文是一篇机械论文，机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇机械论文，供大家参考。

1.1 课题研究背景

第 1 章 绪 论

优秀机械论文范文精选篇一

无缝钢管是现代社会必不可少的材料。基于它具有没有接缝的特点，在机械零件、制造结构件、国防军工、大型场馆建、管道输送设、化工领域以及原油开采和加工上等方面广泛地应用，对加快社会发展进程做出很大贡献[1]。与此同时，人们对无缝钢管性能提出了更高的要求，一般的生产工艺和设备已经不能满足人们的要求了。因此，为了达到无缝钢管高性能的要求，冷轧工艺已成为首要选择。 二辊周期冷轧管机是一种在低温状态下通过采用环孔形对管坯冷轧制的工艺设备，经过轧机轧出的管材性能良好、表面光洁和尺寸精确等。而且采用冷轧方法在工序上可大大减少，同时冷轧管机对管材有较高的利用率，轧制道次有较大的变形量，具有较强的纠偏能力，且能有效降低表面粗糙度 [2]。基于以上冷轧机具有如此多的优越特性，因此，在制造领域冷轧管机被广泛地应用，越来越受到各国的青睐。 随着无缝钢管需求增多和对其质量要求越来越高，使得轧机不得不向高规则、高速化方向迈进。但是，随着轧机高速工作，惯性冲击在传动系统中不断恶化，大大超过了外载荷的作用，这样对机械系统的动态性能会产生严重的影响。同时由于存这种强惯性载荷，这将大大增加了各个构件的受力，以及加剧了曲轴输入扭矩的波动性，恶化了机械运转的均匀性，如此这将会引起设备的振动和噪声，机械工作精度降低，产品的质量下降等[3]。因此，对轧机各构件的运动特性、运动副受力，以及系统惯性力变化规律等动力学特性的研究是非常必要的；同时对轧机驱动机构动平衡设计优化，以此来消减由于惯性力对轧机工作中产生的冲击影响，这已成为众多学者研究的主流方向。

国内对冷轧管机的研究较晚，我国第一台三辊冷轧管机 LG30 是1.2 国内外研究现状

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在六十年代初由西安重型机械研究院研发设计的。经历半个多世纪的发展，目前国内已研制出并投产使用 LG450 轧机，它是我国最大的两辊冷轧管机，其最大管坯直径为 Φ480mm，德国著名的冷轧管机制造商 SMS-Meer 公司所研发出最大规格的轧机是 KPW250，其最大管坯直径为 Φ250mm。俄罗斯 EZTM 公司是世界上有名的大型冷轧管机的供货商，该公司研发的最大两辊冷轧管机是 CRTM250，其最大管坯直径是 Φ280mm [4]。 目前为止，国内冷轧管机已研制开发出两大系列，分别是 LG 型和 LD 型。这两个系列冷轧管机的分类主要根据轧辊的数目来分的，LG 型有两个辊，而 LD 型则有多个辊（大于两个辊），其主要参数见表 1。 近几十年来计算机得到了快速发展，促使了计算机模拟技术有了很大的突破，经过众多的学者努力的开发研究，全新、强大的动力学分析工具诞生了，它能对复杂的系统进行求解分析，从此就有了“多体系统动力学”的概念 。 60

年代，E. Haug 对多刚体系统的约束是通过 Lagrange 乘子算法来实

现的[5]，相比 Newon-Euler 法，此方法缺点是公式的表达相对复杂，但它具有程式化的方程建立，这就使得计算机计算分析就很容易。之后，研究者 T. Kane[6]对系统的运动提出了用全新的方法来描述，该方法的特点就是通过广义速度来描述的，之所以它被广泛应用，是因为它还具有 Lagrange 分析力学与 Newon-Euler 矢量力学的特征。1966年，J. Wittenburg 与 R. Roberson 图论概念[7]，对复杂系统中各刚体构件的结构约束关系进行了描述。在 80 年代早期，学者们对多体系统动力学的理论方法的研究有了新的视角，直到在 85 年第二次国际理论与应用讨论学会上，提出了多柔体动力学概念，使得对多体动力学的研究正在逐渐向此方向转变，其主要研究大范围的空间运动与弹性变形耦合的问题[8]， A. Shabana[9]与 E. Haug[10]是最早在航空方面研究该领域的。学者刘又午[11]在多体系统动力学领域上也进行了深入的研究。

第 2 章 基于 ADAMS 对主传动系统动力学仿真

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2.1 引言

机械系统传动过程中，各构件加速度和角加速度的存在使得系统中的惯性力和惯性力矩的产生是不可避免。所以，强惯性作用是运动副产生附加动压力的诱因,这使得运动副中摩擦力增加，会导致构件磨损加剧、机械系统传动效率降低、机械工作质量和可靠性下降[39]。所以，对机械系统动力学参数变化规律的分析是十分关键，像 LG730

这样大型机构必须要进行机械系统动力学计算。 LG730 冷轧管机主传动系统采用双轴扇形块水平动力平衡系统，以消减轧机高速运转过程中形成的惯性力和惯性力矩，从而使冷轧管机轧制速度得到有效提升，如图 2-1 为 LG730 主传动系统的简化模型。

多体动力学依据研究对象的不同，可将其分为多柔体动力学和多2.2 Adams 理论基础和求解过程

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刚体动力学，其中多刚体系统是由多个刚体组成的。多刚体动力学模型一般是借助三维软件来建立，进而通过动力学仿真软件对机械系统运动过程进行仿真，以获取机构的运动规律以及动力特性。 笛卡尔

广义坐标是 Adams 的系统坐标，此坐标的选取是通过三个直角坐标和三个欧拉角来确定的。 本文将 LG730 冷轧管机模型导入 Adams

图形接口模块 Adams/Exchange 是Adams/View 的一个可选集成模块，它能够通过利用 STL、IDES、STEP 等产品数据交换库的双向传输把三维建模软件和 Adams 紧密的集成起来。此模块能够实现自动转换图形文件的功能，使其转变为具有外形尺寸、特征以及曲线的图形要素，从而得到较为可靠的三维模型以及质心位置、质心转动惯量与各构件质量等特征参数。因此，这可大大节约了用户时间，并还可增强仿真的能力。利用该模块将 Solidworks中创建的 LG730 冷轧管机实体整机模型以 parasolid 格式导入到 Adams 中进行多体动力学仿真。

3.2 轧机主传动系统理论分析 ..... 29

3.1 引言 ........... 29

第 3 章 轧机主传动系统动力学求解与软件开发 ........ 29

...........

3.3 主传动系统动力学计算专用软件 ............. 33

3.4 本章小结 ............. 38

第 4 章 曲轴连杆动应力仿真分析 ............ 39

4.1 引言 ........... 39

4.2 轧机简化的三维模型建立 ..... 39

4.3 轧机有限元模型建立 ............. 41

4.4 轧机关键部件有限元结果分析 ....... 44

4.5 本章小结 ............. 51

第 5 章 主传动系统动平衡优化设计 ........ 52

5.1 引言 ........... 52

5.2 冷轧管机驱动机构数学模型 ........... 52

5.3 基于多目标粒子群算法的综合动平衡优化 ....... 56

5.4 机构动平衡优化过程数值仿真与结果分析 ....... 59

5.5 本章小结 ............. 63

第 5 章 主传动系统动平衡优化设计

5.1 引言

LG730 主传动系统可看作曲柄滑块机构，由于结构的特点机架在往复直线运动时会不可避免地产生很大的惯性力，同时电机会受到交变惯性力矩，严重影响了电机运转的均匀性[44]。为了消除结构的不平衡，就必须要确定平衡配重。因此，合理的选择配重参数就成为轧机动平衡设计的关键因素。 本章主要研究 LG730 动平衡优化问题，综合考虑三项动力性能指标，其中包括主传动系统惯性力、曲轴运动副反力和曲轴输入扭矩。通过建立动平衡优化数学模型，充分利用粒子群优化算法对以上动力性能指标进行优化处理，能够快速、准确的

获得平衡参数最优解 [45]。 轧机机构的平衡效果是由配重的质量和配重的质心到回转轴的距离所决定，由式 5-2 可知配重质量e1m 、e2m 和配重质心距e1S 、e2S 是由1H 、2H 、11R 、12R 、21R 、22R 所决定。因此，我们应选择1H 、2H 、11R 、12R 、21R 、22R

来当作轧机机构动平衡的参数设计变量。在配重参数变量实际设计中，它是有约束条件来限制的，其主要考虑的因素是几何因素，即首先要确保扇形块在轧机工作工程中不可以干涉其它运动构件，其次扇形块与机架的距离不能太大。

本文基于企业的冷轧管机研究项目，以 LG730 主传动系统为研究

结论

........

对象，充分利用 Solid Works、ADAMS、VB、ABAQUS、MATLAB 等软件对轧机主传动系统进行了三维建模、动力学仿真计算、开发典型机构动力学分析专用软件、强度分析、动平衡优化设计等工作。以轧机系统惯性力、曲轴运动副受力和曲轴输入扭矩为动力学性能指标，探

究主传动系统的动力学特性，并得出优化设计扇形块最优配重尺寸。对本课题的研究得出结论如下：

（1）通过对轧机主传动系统的动力学分析，可获得机架、连杆、曲轴和平衡轴质心的加速度随曲轴转角的变化规律；在无配重，只有曲轴配重和增加平衡轴配重三种工况下对轧机系统的惯性力、曲轴箱水平合力、竖直合力以及曲轴输入轴扭矩变化进行对比分析可知：对于机构同时实现对惯性力与惯性力矩平衡时，往往会对曲轴输入扭矩和运动副受力起到负作用，但通过采用双轴平衡此弊端可得到改善；通过探究平衡扇形块相位和曲轴转速对轧机系统惯性力的影响可知：扇形块相位差在 180°时，是一个最佳平衡效果的取值，同时轧机在工作时要控制好曲轴转速，以免出现较大的惯性冲击。

（2）运用 VB 编写了曲柄滑块机构动力学分析专用软件，可以直观地输出运动学和动力学曲线图，从而清晰、准确地揭示了机构的运动特性。对该机构动力学分析的理论结果与 Adams 数值仿真结果进行对比可知：二者结果基本一致，证明了该软件是可靠的。同时此软件实现了参数化设计，便于对原始设计参数修改，能够快速、准确的实现机构性能分析，为机构初始设计提供了便利；

（3）通过对轧机多体动力学有限元模型进行分析，可获得轧机关键部件连杆和曲轴在一个工作周期内的动应力，找到易出现应力集中

区域，其中连杆的应力集中区域主要在连杆小头孔内侧边缘和连杆杆身，曲轴的应力集中区域主要在曲柄臂与曲柄销过渡边缘处，并校核了曲轴、连杆的强度，为轧机主传动系统的结构优化改进提供建议；最后通过改变轧机设备结构，找出轧机在一个工作周期内曲轴和连杆最大等效应力值，对比分析来阐述配重对轧机曲轴和连杆动应力的影响，可见采取双轴平衡有效的减小了连杆和曲轴所承受的载荷。

1.1 课题研究背景

第 1 章 绪 论

优秀机械论文范文精选篇二

参考文献(略)

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随着世界经济和社会的不断发展，各国国家都加快了对基础设施的建设进程，我国也在不断地增加基础建设。对特厚钢板的市场需求量越来越大。厚度大于 150mm的特厚钢板在高压容器、海洋工程、核/水电工程、工程机械、化工装备、军事装备等重大装备领域应用广泛，每年需求量达到几十万吨，需求巨大[1]。特厚板产品对其使用性能要求高且生产难度大，国内只有少数几家大型钢企可以生产，很多高性能的特厚板还依赖从发达国家进口，特别是厚度大于 300mm

的特厚板材，国内还基本是空白。为提高特厚板的使用安全性，对特厚板的强度等力学性能要求越来越高，且特厚板在生产制造过程中必须要达到大压缩比、低屈强比、Z 向性能良好和缺陷率低等一系列的要求[2]，从而确保特厚板的质量和使用性能。为了达到特厚板在实用过程中满足各项性能指标，特厚板的生产新技术开发一直受到各国的关注和重视。 2015 年初国家提出了中国制造 2025 计划，并在《中国制造 2025》重点领域技术路线图中明确指出：要加强特厚复合板的研究与开发，并提出了轧制复合板的要求：开发符合组坯工艺、高效焊接、在线固溶等轧制复合板关键技术、解决生产优质坯料厚度

500-900mm 的产出率低、能耗高技术难点，开发系列复合板产品，满足化工、海水淡化、能源等特种行业对材料的特殊要求。 目前，国内外在特厚板生产制造过程中主要采用的是模铸、电渣重熔、连铸和轧制复合等方法[3,4]。 模铸钢锭是现在特厚板生产的主要原料，模铸法虽然具有可生产大尺寸的铸锭、易于操作且其内部组织洁净度

高的优点；但其也具有明显的缺点，钢锭内部偏析无法避免、存在头尾偏析严重的致命缺陷、项目投资大、能耗大、效率低、金属综合成材率低，钢锭的内部质量无法保证。电渣重熔法是目前一种比较先进的特厚板坯生产方法，其工作原理是将钢材做成自耗电极，然后以熔渣的电阻热为热源使自耗电极熔化，渣洗消除内部的气体和杂质，再借助结晶器熔池上下的极大温差使钢水凝固成钢锭。优点是获得的钢坯内部质量好、可控性高、可生产大型钢锭等；但其缺点是生产效率低、能耗大、成本高、灵活性差、氟污染严重。连铸板坯主要供薄板和中厚板生产用料，优点是浇铸速度快、可进行连续生产、成材率高、效率高，缺点是设备投资高，受到板坯尺寸、技术和设备方面的限制，生产特厚板压缩比不够，轧制后的钢板中经常出现夹杂物，难以满足

100mm 及以上厚度特厚板的生产质量要求。

国际上特厚板的发展时间较长，技术相对较成熟。早在第二次世1.2 特厚板国内外研究现状

.....

界大战之前，世界强国如美德日、前苏联等都分别建造了特厚板轧机[5-7]，随着世界市场对特厚板的需求不断增加，很多国家都陆续建立

了宽厚板轧机。日本和德国等是特厚板的生产大国，引领着当今世界的厚板轧机装备和技术发展[8-10]。相对于国外的特厚板研究，我国国内的特厚板研究起步较晚[11]。经过几十年的飞速发展我国已经具备一定的特厚板生产能力，但一些性能要求高的特厚板仍然无法满足生产和使用要求，仍需要从日本、德国等厚板强国进口，严重制约了我国经济的发展。 爆炸复合法是现在复合板生产中应用较多的一种方法，其主要过程是借助炸药爆炸时产生的巨大能量而获得高压，使两块集体板材高速相撞，依靠巨大的冲击波和板材材料之间的摩擦使结合表面的氧化膜破裂并清除，并借助爆炸过程中产生的爆炸热和摩擦热，使结合面上的金属实现原子间的冶金结合，从而实现金属间的复合过程[13]。目前，主要应用在石化、宇航、冶金、电力等领域[14,15]。

2.1 特厚板复合轧制力学模型的建立

第 2 章 考虑复合界面的特厚板复合轧制力学模型

....

特厚板复合轧制时两块连铸坯上下对称轧制，结合特厚复合板轧制特点，认为理论状态下轧制压下量不存在偏差，板坯复合界面处的粗糙度可测等，考虑复合界面的剪切应力，对特厚板复合轧制过程进行力学建模。由于特厚板复合轧制的非线性，为了保证计算速度和精度，对模型进行合理假设，如下： 1）轧辊为刚体，轧件为理想弹塑性体；2）轧件变形属于平面变形，不考虑轧件的宽展；3）轧制过程中上下板材在紧密贴合，不存在滑动状态；4）轧制过程中界面存在剪切应力，且上下板的剪切应力方向相反；5）上下板材大小一致，不存在形状和尺寸偏差；6）上下工作辊的轧制工艺参数相同。

虽然不少国内外的科学家针对金属复合理论模型进了研究，并取2.2 特厚板复合轧制界面复合的判定准则

.........

得了一定的成果[56,57]，但均没有提出较为定量的准确模型。主要公式模型如下。实际轧制过程中的表达复合界面结合强度的理论模型到目前还没有一个统一的定论，仁者见仁，智者见智。因此，提出较为准确的理论模型对特厚复合板的生产具有重要意义，本文考虑了特厚板坯复合界面处的剪切应力作用，提出了特厚板复合轧制界面复合的

判定准则，旨在揭示特厚板坯界面的复合机理。 表面的粗糙度状况影响复合板坯轧制过程的摩擦状态，直接影响复合界面的机械作用机制和摩擦作用机制，影响复合表面金属界面的破裂程度和露出新鲜活泼金属的程度，进而也影响扩散和再结晶作用机制的进行。其中如果复合表面粗糙，机械变形起作用，使摩擦系数增大；如表面光滑，分子吸引起作用，使摩擦系数增大。故用粘着的实际接触面积来表达在金属复核过程中所起的机械啮合作用和摩擦作用。

3.4 本章小结 ........ 33

3.3 仿真结果分析与讨论 .... 23

3.2 特厚板复合轧制有限元模型的建立 .... 19

3.1 有限元理论及 ANSYS/LS-DYNA 软件介绍 ...... 19

第 3 章 基于特厚复合板轧制过程有限元模拟 ..... 19

..........

第 4 章 特厚板复合轧制界面特性实验方案 ......... 34

4.1 实验准备 ........ 34

4.2 实验方案 ........ 34

4.3 Gleeble 实验与轧制实验方法对比 ........ 39

4.4 本章小结 ........ 39

第 5 章 特厚复合板模拟实验结果分析 ......... 41

5.1 金相实验结果分析与讨论 .... 41

5.2 力学性能分析 ........ 57

5.3 相应的生产工艺措施 .... 62

5.4 本章小结 ........ 62

第 5 章 特厚复合板模拟实验结果分析

结合有限元仿真模拟分析结果进行模拟实验，具体模拟实验结果及分析如下。其中图 5-1 到图 5-16 中的图片，左侧为轧件边部取样，右侧为轧件中心部取样，100μm为放大 200 金相图片，40μm

为放大 500 倍进行图片。

界面复合强度主要采用观察特厚板复合界面的组织形态及孔洞大5.1 金相实验结果分析与讨论

小和数量，并综合拉伸实验中复合轧件的断裂性质确定。如果轧件的微观组织观察发现特厚板复合后的界面不明显，与基体组织差异不大，且在拉伸实验中轧件的抗拉强度和屈服强度已经达到了基体的要求，就认为复合板已经达到了理想的复合效果.结合有限元仿真模拟中的轧件变形规律，制定了不同的特厚板心部压下率对复合效果的影响。由于实际厚板生产过程中压缩比都会达到 2:1 以上，且通过相关文献查阅到当特厚板只有 10%压下率时，复合界面清晰可见且连续，心部大范围的的内部未产生复合，故模拟压下率的影响采用的是从

20%-40%不等的压下率进行分析验证。具体不同压下率的轧制参数如表 5-1 所示，模拟实验中的轧制速度都是在 1m/s的轧制速度下进行的。

本文针对特厚复合板坯在轧制过程中复合界面处开裂、板坯复合

结 论

............

性能不好等问题出发，建立了判定特厚复合板坯界面复合效果好坏的理论模型，并基于有限元仿真模拟和实验得到了不同界面特性对特厚复合板坯复合效果的影响规律。主要结论如下：

1.考虑了复合板坯在轧制过程中复合界面处存在剪切应力，推导了考虑特厚复合板坯的轧制力学模型，提出了相应的判定特厚复合板坯复合效果的判定准则。

2.针对界面特性对特厚板坯轧制复合效果的影响，采用

ANSYS/LS-DYNA 有限元软件建立了仿真模型，确定了界面特性对复合效果的影响规律。随着压下率的提高，复合界面处的等效应变和应力增大，复合界面处的等效压下率应该达到30%-40%；摩擦系数在 0.3

附近对复合界面复合最为有利；为了保证轧制效率和质量，应采用

1m/s 的轧制速度；随着温度的不断升高复合界面的等效应变和应力都呈现增大趋势，在 1050℃条件下进行复合轧制效果最经济。

3.进行了特厚板复合轧制实验和 Gleeble-3800 热模拟实验，分析了界面特性对特厚复合板复合效果的影响规律。当复合板坯心部变形率增加到 35%时结合面区域只有很少的小孔洞存在，当增加压下率达到 40%之后，复合板坯已经达到了理想的复合效果。随着复合界面粗糙度的提高复合效果明显提高，当表面粗糙度为 Ra12.5 和Ra6.3 时，已经可以达到要求的复合效果。轧制复合温度的提高对界面复合效果的提高具有明显的改善的作用。轧制复合界面真空度越高越有利于特厚板的实现良好的复合。

参考文献(略)

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优秀机械论文范文精选篇三

第 1 章 绪 论

1.1 课题背景

钢铁行业在国家的发展中起着十分重要的作用，钢铁行业的发展水平已经成为衡量一个国家经济水平和综合国力的重要标志之一。改革开放以来我国钢铁行业取得了飞速发展，尤其是在产量和销量方面在世界上占据首要地位。钢铁产业已经成为我国经济的支柱产业之一，在经济建设，社会发展，稳定就业等方面发挥了十分巨大的作用。而板带材在钢铁产业中占据着十分重要的地位，因为板带材在建筑、机械制造、船舶、汽车、航空等领域有着十广泛的应用[1]。伴随着经济的快速发展和工业水平的快速发展，对于板带材的质量要求越来越高。其中，板带的厚度波动要求也更加的严格。 虽然改革开放以来我国钢铁行业在技术上有了很大的提高，但是在世界范围内我国的钢铁产品质量还和欧美日等国家存在一定差距。为了提高钢铁产品在世界范围内的竞争力，我们需要通过不懈的努力实现钢铁产品质量的赶超。

板带材作为钢铁行业中十分重要的一类产品，它在经济建设中有着很广泛的应用。其中，影响板带材质量的一个重要指标就是板厚波动。

板带材的广泛应用使得对于板厚控制精度的要求越来越高，轧辊偏心作为制约板厚精度的扰动因素之一引起了越来越多研究人员的重视。因此，解决轧辊偏心补偿问题也成为了板厚控制的重要问题之一[2]。形成轧辊偏心的因素有很多，比如轧辊制造精度不够造成轧辊形状的不规则，轧辊安装过程中轧辊与安装轴承的不同轴也会造成轧辊偏心。在很多轧机厚控系统中，轧辊辊缝的大小是通过压下缸的位移量来测量的。这种板厚控制方法可以消除入口板带厚度的扰动，但是无法消除轧辊的磨损、轧辊偏心、轧辊热膨胀等扰动[3-5]。这些扰动变量无法直接测量，我们需要通过其它途径获取这些信号，然后对这些扰动加以补偿从而提高板带厚度精度。

轧辊偏心补偿控制在轧制自动化技术领域是非常热门的研究课题。消除轧辊偏心对带钢板厚的影响，主要是通过设计控制方法和控制软件实现的。20 世纪 70 年代开始，以欧美和日本为代表，他们在轧1.2 轧辊偏心补偿控制的研究现状

........

辊偏心补偿方面做了大量的实验研究。并且在 20 世纪 90 年代初期取得了很好的补偿效果[6]。国内在轧辊偏心补偿装置的研究方面起步较晚，应用的偏心补偿控制装置多数要靠进口。目前，国内的一些研究院所在轧辊偏心补偿控制方面取得了一定的成果，但是在实际中的应用还不多见。 目前，人们将轧辊偏心补偿控制方法分为预防控制法、被动控制法、主动补偿法三类[7]： (1)预防轧辊偏心补偿法。这种控制方法主要是在工艺方面有所改进，比如提高轴承以及轧辊辊身的加工精度，以此来减小轧辊偏心对板厚的影响。此种方法在轧制过程中不采用任何的补偿方法。 (2)被动轧辊偏心补偿法。被动控制法可以使控制信号避免误调节。在轧辊偏心补偿的研究初期，采用这种研究方法的较多，死区法是这种补偿方法的代表。但这种方法在本质上并不能消除轧辊偏心带来的影响。 (3)主动轧辊偏心补偿法。这类方法属于目前研究轧辊偏心补偿方法中最多的一类。主动补偿法概括来说是从包含轧辊偏心的一些轧制信号(如轧制力、辊缝、轧件出口厚度等)中通过运用各种数学方法来提取轧辊偏心信号，再将提取的偏心信号转换成补偿信号投入到板厚控制中进行补偿控制。主动补偿法大致可以分为两类，综合法和分析法。综合法就是通过提取出偏心分量进行补偿。分析法是通过运用数学方法从提取的出口板厚、轧制力等包含轧辊偏心特征的信号中提取偏心信号，然后对其进行分析和补偿。 目前，轧辊偏心补偿方法主要分为上述三类，这三类补偿方法又可以具体展开为很多种具体的补偿方法，接下来对这些补偿方法进行简要介绍。

在高精度冷轧薄板的轧制过程中，存在着许多来自轧机本身的扰

第 2 章 轧辊偏心分析及厚度控制的基本方法

...........

动，这些内部扰动成为提高冷轧板带质量的影响因素。轧辊偏心便属于一种轧机的内部扰动，其对高精度冷轧板带板厚精度影响很大。本章将对轧辊偏心的成因及特点进行分析。

在板带轧制过程中，各个轧辊均存在轧辊横截面不是绝对圆形、2.1 轧辊偏心的成因分析

轧辊几何中心与转动中心存在偏离、轧辊热膨胀变形、轧辊磨损等现象，这些现象统称为轧辊偏心。概括来说，轧辊偏心可以分为以下两种类型： (1) 轧辊旋转中心与制造中心不重合而产生的偏心(如图

2-1 中 a)所示)； (2) 轧辊本身具有的形状不规则造成的偏心(如图

2-1 中 b)所示）。

轧辊偏心的测量分为直接法和间接法两种[28]。 直接法主要利用2.2 轧辊偏心测量

.........

位置传感器直接对轧辊进行测量，如图 2-2 所示。对已经装配好的轧辊进行直接测量能确定修磨和轴承装配过程中产生的轧辊偏心。直接法过程为：轧辊装配完成后，放置在相当平稳的水平面上。然后把机架上的指示仪顶在辊身上，用钢丝吊索在辊颈处环绕约三周后，挂在起重钩上。当起重机向上抬起钢丝时，轧辊开始旋转。此时，记下指示仪读数，通常在轧辊中间或两端测量偏心。对已经装配好了的轧辊进行直接测量能确定修磨和轴承装配过程中产生的轧辊偏心。但直接法对轧制过程中诸如轧辊磨损等影响偏心的因素就无能为力了。轧辊偏心是周期性变化的，从而轧辊偏心会造成辊缝是周期性变化，进而影响轧制力周期性的变化。在预压靠时，轧制力呈现周期性变化，轧制力的周期变化并不是正弦信号，其频率与支承辊旋转频率一致。在轧制过程中，轧制力会受到轧件厚度、轧件硬度及张力变化的影响。

轧辊偏心量e?x 与对应的附加轧制力e?P 之间的关系如式(2-11)所示。由于轧辊偏心使得轧制力呈现周期性的变化，即是轧制力的变化间接反映了轧辊偏心的扰动。因而在轧制力信号中含有轧辊偏心信号。所以在理论上讲可以从检测到的轧制力信号中获取部分的轧辊偏心信号。

第 4 章 300 实验轧机控制 AGC 系统建模 .... 32

3.4 本章小结 .... 31

3.3 轧辊偏心信号的特征提取 ............ 27

3.2 轧辊偏心的角域分析 ........... 23

3.1 带钢冷轧过程的数据提取与厚差溯源 .......... 19

第 3 章 轧辊偏心厚差溯源及角域分析 ......... 19

............

4.1 AGC 系统的硬件系统 ........... 32

4.2 液压伺服控制系统 ...... 38

4.3 基于 Matlab 与 Simulink 的 AGC 建模 ......... 44

4.3.1 轧机压下系统各环节数学模型 ....... 45

4.4 本章小结 .... 49

第 5 章 轧辊偏心主动补偿研究 ............ 50

5.1 轧辊偏心主动补偿方法 ....... 50

5.2 偏心信号相角的补偿 ........... 52

5.3 轧辊偏心补偿仿真 ...... 53

5.4 本章小结 .... 58

第 5 章 轧辊偏心主动补偿研究

轧辊偏心的补偿主要分为被动补偿和主动补偿两种类别。被动补偿方法在轧辊偏心补偿中应用较少，而主动补偿在轧辊偏心补偿中应用较多。所谓主动补偿一般思路研究思路是从轧制过程中的轧制参数信号(如轧制力、辊缝位置、厚度信号等)中提取出轧辊偏心量，进而由轧辊偏心量得到补偿量信号投入到轧机 AGC 系统中来抑制轧辊偏心对板厚的影响。

为了消除轧辊偏心对板带厚度的影响，我们需要设计轧辊偏心补5.1 轧辊偏心主动补偿方法

偿模块，并且将轧辊偏心补偿模块投入到轧机 AGC 控制系统中。整个流程如图 5-1 所示。在图 5-1 中我们可以看出其中的轧辊偏心补偿模块是图 5-1 的关键所在。那么轧辊偏心补偿模块的设计将按照下面的思路展开。首先，轧辊偏心信号在时域上随着轧制速度的变化而变化，根据第三章提到的阶比分析原理将轧辊偏心信号进行时-角域的转化，从而使得轧辊偏心信号在角域上具有严格的周期性。其次，

轧辊偏心补偿模块还需要考虑将角域偏心信号进行存储、更新，以及相位校核、偏心信号自学习等。其中，轧辊偏心补偿的自学习模块的设计需要考虑偏心数据的准确采集，同时要保证数据的不断更新。综上轧辊偏心补偿模块原理图可如下图 5-2 所示。 在第四章中已经建立了轧机的压下数学模型，接下来将以 300 可逆冷轧机为例，将轧辊偏心信号投入到轧机 AGC 系统中进行建模。轧辊偏心信号应该投在位置环以外，厚度环以内。

板带材的广泛应用使得对于板厚控制精度的要求越来越高，轧辊

结论

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偏心作为制约板厚精度的扰动因素之一引起了越来越多研究人员的重视。因此，解决轧辊偏心补偿问题也成为了板厚控制的重要问题之一。 本文主要研究内容有：

(1) 分析了轧辊偏心的成因和轧辊偏心的测量方法，以及轧辊偏

心对带钢厚度、轧制力的影响。分析了冷轧机厚度控制的基本方法和厚控系统的主要方法，为后续补偿打下理论基础。通过偏心厚差溯源方法得到轧辊偏心信号。运用阶比分析原理和角域重采样进行轧辊偏心的角域分析，然后对轧辊偏心进行角域转换以及厚度信号的角域平移。最后，对轧辊偏心信号的特征进行提取，从历史轧制数据中提取重要的参考数据建立表格，对这些轧制数据进行序列转换。

(2) 通过分析 300 实验可逆冷轧机的硬件系统和轧机的主要参数，轧制数据的存储与实验数据的记录和分类整理，后续分析了液压伺服控制系统。然后在此基础上在 Matlab 软件中的 Simulink 环境中建立 AGC 的控制模型，为投入轧辊偏心补偿建立基础。设计了轧辊偏心主动补偿系统，然后对轧辊偏心主动补偿在 Simulink 中进行建模。建立了偏心补偿自学习模块，可以使偏心补偿数据进行更新，最后在 Simulink中对轧辊偏心补偿进行仿真。

优秀机械论文范文精选篇四

参考文献(略)

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目前，国内对于造成压力容器热处理变形产生因素的理论分析很1.1 压力容器热处理变形国内外研究现状

第一章 绪论

多，基本上可以准确得对各个因素进行分析，同时也可以针对各个原因总结出一些防止变形的措施办法，这些防变形措施主要有以下几个方面：作为压力容器焊后热处理使用的热处理炉，不得使用燃煤或焦炭作为热处理燃料；热处理炉应使用计算机程序控制等自动化方式来自动控制整个热处理过程，应配备温度测量、控温和报警系统，做到对整个热处理过程升温、保温、降温的有序控制，实现温度的自动记录；要保持热处理炉在热处理过程中适时保证正压，让加热设备的热处理介质能够实现流动，并且要能够对炉内加热区域的气氛进行控制，防止焊件表面被过度氧化。设备整体长度较大尤其是立式塔器压力容器在进炉后，由于设备本身的支座较少或者没有支座，这时就需要增加临时支座支垫，避免因设备本身支座跨度较大，在设备热处理过程中出现旁弯，导致直线度超差的情况出现。对于设备直径较大、壳体

钢板厚度较小的，应进行相应的内部加强。 因为在这种工况下，设备壳体圆筒的刚性结构会随着圆筒直径的增加而逐渐降低，在热处理温度下将无法抵抗自身自重带来的影响，导致设备圆筒由圆形向椭圆形状变化，从而使得设备圆度超差。因此需要额外的在容器内部布置加强支撑来对壳体的变形进行有效控制。对于分段进行热处理的压力容器设备，由于分段处稳定性较差，分段端口处应进行支撑加强。在一台完整的压力容器设备中，一般在两端都包含两个封头，封头在一定程度上会对设备壳体起到一定的加固保护作用，在热处理过程中会对设备壳体的变形控制起到一定的作用。然而对于一些设备，由于长度较长，超过了压力容器制造单位配置的热处理炉的最大热处理长度时，就需要将设备壳体进行分段热处理。这些分段后的压力容器设备在分段界面端口区域，由于缺少必要的加固支撑，在热处理过程中会因为自重而发生变形，因此需要对该区域在热处理工序前进行支撑加强。

本论文通过对石油化工行业中大型塔类设备分段进行焊后热处理1.2 本论文研究目的和意义

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时，由于措施不当从而导致设备产生变形作为案例进行分析。通过分析，找出此类设备在进行焊后热处理时发生变形的原因，详细地对每一个原因进行分析，弄清楚每一种变形原因发生的机理，并有针对性地提出相对应的预防措施，以防止设备热处理变形的再次发生，为压力容器制造单位在进行类似设备焊后热处理时的防变形操作提供理论指导和技术帮助。压力容器在关系国家命脉的石油化工、航空航天、医药、新能源制造等方面都有着非常广泛的应用。压力容器使用广泛、数量大，又由于是非常容易发生破坏性事故的设备，因此它的制造质量和使用安全受到国家的重点监控，也是其使用行业的重点设备。 随着我国国民经济的快速发展，石油化工行业也向着大型化、集约化的方向进行发展。作为石油化工行业装置的重要组成部分，压力容器设备也相应地向着大型化的方向发展。与以往的常规尺寸的压力容器设备相比，随着设备直径、长度的加大，设备的制造难度也在成倍地增加，例如压力容器设备的成型、焊接、焊后消除应力热处理等工序。

塔类设备作为压力容器设备中的一种，在石油化工行业中的催裂化、加氢、制甲醇等各个装置中有着非常广泛的应用，是这些装置中的核心设备，直接影响着这些整个装置地高效运行和使用安全。随着压力容器设备大型化的发展，由于塔类设备自身结构特点的特殊性，很多时候由于施工现场的吊装运输、热处理炉热处理能力的限制，需要进行分段制作、运输。设备在分段后，由于设备整体结构的不完整，在进行焊后消除应力热处理的过程中，很容易由于自身支撑能力不足而发生变形，严重得甚至会导致整台设备的报废，给压力容器设备制造

企业带来经济损失，给整个项目的施工造成工期延误的影响。 通过本论文的研究，为压力容器制造企业在进行压力容器热处理时采取的防变形措施提供理论和实际操作方面的指导，从而杜绝热处理变形，提高压力容器设备的产品质量，降低制作企业损失风险。

热处理是将金属加热到一定温度，并在此温度下恒温一定时间，2.1 焊后热处理理论

第二章 热处理变形分析理论

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然后以各种不同冷却速度冷却到常温，以改变金属内部的组织及应力状态，达到改善金属材料或设备使用性能的一种处理方法。按照热处理的要求，可以分为改善机械性能的热处理、焊后消除应力热处理和提高金属材料或容器抗腐蚀性能的热处理三种。而在压力容器制作过程中，我们常说的热处理指的是焊后消除应力热处理。压力容器在焊接过程中，由于以下原因：如焊接接头区域具有非常陡峭的温度梯度；

随着温度的变化，会引起焊缝金属区、热影响区以及母材的几何尺寸和屈服强度的变化；焊缝金属的逐步凝固；冷却时焊接接头伴随着相变而发生体积改变等等，都会导致焊缝及焊缝热影响区存在着不同程度的残余应力及硬化组织，其应力大小及硬化程度随母材的合金含量、板厚、施工工艺和结构刚度而定。如果焊接接头区域的残余应力偏高而不加以消除，可能会产生以下危害： ① 使焊件形状和几何尺寸稳定性丧失。即当焊件需进行某种机械加工时，由于局部高峰值应力及反作用应力的作用，可能产生变形。 ② 促成应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹是一种脆性断裂，拉伸应力的存在是产生应力腐蚀裂纹的必要条件，有焊接接头的纵向残余应力通常是最大的拉应力，故应力腐蚀裂纹常垂直于焊缝轴线。尤其在氯化物、氨、硝酸盐、湿 H2S 等介质中，应力腐蚀裂纹更易发生。

压力容器的焊后热处理是一个加热、保温、冷却的过程，在这个2.2 热处理变形机理

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过程中因为温度和材料本身组织结构的变化，会不可避免地产生热应力和组织应力。我们平时所说的热处理变形，就是热应力和组织应力

共同影响的结果。 在热处理时，设备零部件材料随着加热、降温过程产生了很大的温度变化，并且在一定的温度下发生组织转变，因而导致热应力和组织应力的产生。从力学角度上讲，当材料的内部应力大于其相应温度下的塑性极限时，材料将发生塑性变形，这也就是热处理变形的根本原因。零件在加热或冷却过程中，特别是在冷却强烈的介质中淬火时，由于零件各部分之间的温差而产生热胀或冷缩量差，因而，在不同缩、胀区之间产生了互相牵制的应力。零件受热膨胀或膨胀量较大部分，势必对为膨胀或膨胀量下较小的部件产生拉应力；同时，未受热膨胀或膨胀量小的部分势必牵制膨胀量大的部分，使其不能自由膨胀，于是膨胀量大的部分受压应力。这种相互牵制的力，称之为热应力。

3.2 结构设计合理性对热处理变形的影响 ......... 10

3.1 温度是产生变形的关键因素 ....... 10

第三章 影响焊后热处理变形因素及减小变形措施 ..... 10

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3.3 支撑结构的合理性对热处理变形的影响 ..... 10

3.3.1 热处理支撑底座设置的必要性 ..........11

3.3.2 热处理内部支撑设置的必要性 ..........11

第四章 热处理变形案例分析 ............ 13

4.1 案例描述 ............ 13

4.2 热处理温度分析 ......... 14

4.3 热处理支撑分析 ......... 17

4.3.1 热处理支撑底座分析 ....... 17

4.3.2 热处理内部支撑分析 ....... 26

第五章 压力容器热处理防变形措施分析 ............ 28

5.1 热处理炉符合规范要求 ...... 28

5.2 使用合理的热处理工艺 ...... 32

5.3 均衡布置设备热处理支撑底座 ............ 34

5.3.1 热处理支撑底座结构 ....... 34

5.3.2 热处理支撑底座的布置 ............ 36

5.3.3 热处理支撑底座的验证计算 .... 36

5.4 对设备进行合理的内部支撑 ....... 43

第五章 压力容器热处理防变形措施分析

根据对上述案例的分析，结合我自己多年在压力容器生产一线工作经验和目前国内同行业压力容器制造单位的制造技术，对大型塔式压力容器设备的在进行焊后消除应力热处理时的热处理防变形技术措施进行总结。

国内压力容器制造企业进行焊后消除应力的热处理炉一般是台车5.1 热处理炉符合规范要求

式热处理炉，一般按照采用的加热介质不同分为天然气热处理炉、燃油热处理炉、电加热热处理炉三种。目前国内普遍采用的是天然气热处理炉，它的优点是燃烧充分、无污染、加热速度快，最高使用温度可达 650℃～1200℃。烧器由配有进口 PLC 为核心的专用智能燃烧控制器控制，可实现自动点火、大小火切换、熄火报警、熄火保护及再点火等全过程的自动/手动控制，同时控制器具有“系统”、“本机”、“手控”三种控制模式下自动不间断切换功能。控制器接口可与温控系统或工控机系统联接，形成闭环控制。

总结

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压力容器设备作为国家重点管控的特种设备中的一种，在国民经济的各个支柱行业中均有非常广泛的使用，由于其在使用过程中的高危性，因此国家对其制造质量有着非常严格的要求。焊后消除应力热处理作为压力容器制造过程中的一道制造工序，对保证压力容器设备产品质量和使用性能有着非常重要的作用。热处理变形是压力容器设备焊后消除应力热处理时最常见缺陷的一种，对于大型塔器设备来说尤为明显。因此作为广大从事热处理技术的工作人员来说，弄清楚大型塔器设备在进行焊后消除应力热处理时发生变形的原因是什么、针对每一种变形原因需要采取哪种对应的措施、这些措施在生产实际中如何具体使用和实施等这些问题就尤为重要。 本文通过对石油化工行业大型分段塔器设备分段热处理变形进行理论分析研究，结合对自己在实际工作中遇到的设备焊后消除应力热处理变形案例进行各种分析，提出了适合大型塔器设备在进行焊后消除应力热处理时可以预防热处理变形的工艺措施，现总结如下：大型分段塔器设备在进行焊后消除应力热处理时，由于自身结构的不完整、主体材料在高温工况下许用应力、屈服强度等性能的大幅度下降等因素的共同影响，从而必然会产生设备的变形，而这种变形一般以圆度超差为主。由于压力容器制造企业的生产设施限制，设备的焊后消除应力热处理均采用卧式炉内热处理，而针对卧式炉内焊后消除应力热处理的预防变形的措施为：使用的热处理炉设备应符合规范中规定的使用要求、使用合理的热处理工艺、摆放支撑底座和设置设备内部支撑结构四种。对于热

处理炉温度的控制，首先需要技术人员按照标准规范编制适合设备的热处理工艺；另外，在每次设备热处理操作前，需要由操作人员严格检查热处理炉的各个控制系统是否能够正常工作，排除隐患。对于支撑底座的摆放，需要使用正确的底座结构，底座包角应满足 150°；根据设备的结构尺寸确定支撑底座摆放的数量，且要摆放在合适的位置。对于设备的内部支撑，应选择可靠的“米”字支撑结构，并根据设备的壳体厚度、各管口的尺寸规格来调整“米”字支撑布置的数量和支撑部位。

第一章 绪论

优秀机械论文范文精选篇五

参考文献(略)

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伴随着人类文明的进步，工业化程度越来越高，汽车应用的范围1.1 引言

越来越广，逐渐成为人类社会活动中越来越重要的工具，很多时候把汽车工业视为衡量一个国家经济实力的重要标准。我国的汽车工业发展开始于建国之后，尤其是改革开放对汽车工业发展起到极大的促进作用。经过近几十年坚持不懈的奋斗我国的汽车产量也达到了千万辆级。早在 2009 年我国的汽车产量已经超越美国、德国和日本成为汽车产量最大的国家。根据中国汽车技术研究中心数据显示，我国汽车今年至 5 月底的产量达到了 717.8 万辆，同比累计增长 32.18%[1]。汽车工业发展势头良好，可以获取丰厚的利润，汽车的制造又与原材料和加工技术密不可分，原材料中钢铁的需求量最大，整车车身、发动机、变速器等等零部件均是钢铁构成的，根据德国权威资料数据显示，钢铁材料在一辆汽车所有的原材料中占有的比重接近 70%。所以钢铁材料中的深冲板成为汽车原料用的最多和最重要的材料，因此说钢板的成形性能直接汽车质量相关，钢板的成形性能越强，生产的汽车强度越高，质量越好市场占有率越高；反之，钢板的成形性能越差，生产的汽车强度越低，质量越差，市场占有率越低。为了占据更广阔的市场和获取丰厚的利润，无论是国内钢铁企业还是国际钢铁企业纷纷将研究重点转移到钢板的成形性能上，尤其是对于整车车身使用最多的冷轧深冲板成形性能的研究。经各大企业的研究后，冷轧深

冲板的性能日以改进。 汽车车身是一个结构复杂的焊接件，它是有无数块大小不一，形状不同的零部件焊接而成的。这些零部件的成形方式有冲裁、拉深、弯曲等多种多样，其中拉深工艺是应用最多的一种成形工艺。因此研究钢板的深冲性能显得尤为重要，钢板的深冲性能越好，越容易实现形状复杂的零部件成形，相反钢板的深冲性能越差，零部件在成形时越容易发生破坏失稳。可以说钢板的深冲性能是衡量板料价值的标准。通过研究薄钢板的成形过程和成形极限，得到钢板的深冲性能，对指导薄板的生产意义重大[2-4]。

冷轧深冲板是指经过冷轧成形后具有深冲性能的钢板。由于冷轧1.2 冷轧深冲板的国内外研究现状

........

深冲板优点明显被广泛应用到机械工业、汽车制造和航空航天等行业中，冷轧深冲板产品的主要优点有 [8]： (1)成形性能良好，塑性应变比 r 值比较高可以成形各种复杂曲面和结构的产品； (2)产品尺寸精度高，板面平直度高 (3)焊接强度高，焊接表面质量好； (4)塑性变形后光洁度变化不大； (5)含氧量低，抗腐蚀性良好； (6)可以抵抗很高的变形，多用于汽车外板。冷轧深冲板的发展是深冲性能由差

变强的过程。根据冷轧深冲板的发展历程可以将其总结为三次改进：

第一次改进：1950 年代~1960 年代，产生了以沸腾钢为主要代表的第一代冷轧板。该冷轧板只能适用于普通的深冲件，其主要原因是直接影响冷轧板深冲性能的因子塑性应变比 r 的值较低，仅为 1.1 左右，远远小于目前的 2.0~3.0，并且应变时效明显，因此不适用于要求较高的深冲件。 第二次改进：1960 年代~1980 年代，产生了以铝镇静钢为主要代表的第二代冷轧板。该钢板与第一阶段的钢板最主要的改进是在轧制成形中加入了铝元素，铝元素吸收氧元素的能力远大于铁元素，脱去了板料中的氧元素，在轧制过程中严格控制氮化铝的含量，退火之后的时效处理时绝大部分的碳在中以 Fe3C 的形式析出，因此该冷轧板的深冲性能要高于沸腾钢的深冲性能。

2.1 拉深成形理论介绍

第二章 拉深成形理论介绍

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拉深也可以称为拉延，是使用专用摸具将平板坯料冲压成为一种开口空心零件的成形工艺方法[40]。相比于其他成形工艺，用拉深工艺来生产薄壁空心件优点很多，生产效率较高，节省原材料，产品的刚度和强度高，尺寸精度高。拉深工艺可以加工很多零部件，小至几毫米，大至 2-3 米的零件均可以加工。因此，拉深成形工艺在汽车、电器、航空航天、电子和国防等工业部门以及日用品生产中，占据十分重要的地位[41-43]。图 2-1 是表示拉深成形过程。在凸模 1 向下运动时，坯料 3 被凸模拉进凹模中，形成圆筒形件。圆筒形件高度为 h，该部分是由坯料的环形(外径为0D ，内径为 d 之间)部分变形得到的，因此，拉深成形时的变形区域是坯料的外部环形部分，不变形区域是圆筒形件的底部部分；示意图中凸模与凹模间隙的直壁部分已经完成拉深变形称之为已变形区。显而易见，图中坯料被拉深成为圆筒形件的过程中，并没有产生多余的废料。从拉深示意图看到，由圆形毛坯成为圆筒形零件，整个过程没有产生废料。

拉深变形过程中凸缘变形区厚度方向的压应力很小，可以忽略不2.2 极限拉深系数模型

.........

计，要求解两外两个方向上的应力只要建立关于力学的平衡微分方程和材料的塑性方程便可解决，坯料凸缘变形区的应力分析如图 2-7

所示[44]。显而易见的坯料材料和拉深凸模尺寸对极限拉深系数影响很大。相同的材料、相同的工况，在不同尺寸的拉深凸模下拉深时,得到的极限拉深系数也会不同。拉深凸模直径越小越不利于拉深,极限拉深系数也会越大。同样，相同的材料、相同的工况、凸模尺寸不变,而坯料的厚度发生变化时,极限拉深系数也会有所变化。坯料的相对厚度 t/D 越小,材料拉深时抵抗失稳起皱的能力越差，极限拉深系数就越大，反之，相对厚度越大，材料拉深时抵抗失稳起皱的能力越强，极限拉深系数也就越小[46]。

3.3 试验结果分析............ 26

3.2 试样制备与试验方法 ..... 19

3.1 引言 .......... 19

第三章 板料的机械性能测试及其极限拉深系数预测.... 19

..........

第五章 极限拉深系数试验........ 42

4.5 小结........... 41

4.4 圆筒形件极限拉深系数的优化....... 40

4.3 有限元模拟结果分析...... 38

42 极限拉深系数的有限元模拟预测.... 35

4.1 有限元模拟软件（DYNAFORM 软件）介绍....... 31

第四章 圆筒形件极限拉深系数 CAE 模拟分析.......... 31

3.4 极限拉深系数预测....... 29 3.5 小结........... 30

3.3.3 塑性应变比 r 值随板料角度的分布情况 ........... 28

3.3.2 材料的屈服应力随板料角度的分布情况 ........... 27

3.3.1 材料的抗拉强度随板料角度的分布情况........... 26

各向同性材料在不同方向具备同样的性能；各向异性材料在不同5.1 引言

第五章 极限拉深系数试验

5.5 小结........... 52

5.4 极限拉深系数试验结果分析......... 50

5.3 极限拉深系数试验 ....... 46

5.2 坯料制备及拉深设计方案........... 42

5.1 引言 .......... 42

方向具备不同性能，当达到拉深极限时，各向异性材料的拉裂出现在特定的方向。同时冷轧深冲板轧制技术成熟，《冲压手册》中原有的

极限拉深系数已经不适用于冷轧深冲板。如果依旧使用冲压手册的中极限拉深系数，会造成原材料浪费，生产成本增加。 本章根据前面两章的理论预测和有限元模拟预测的极限拉深系数为基础设定 DC04、DC05 极限拉深系数试验。试验所用的板料是宝钢生产的冷轧深冲板中最具代表性的 DC04 和 DC05 冷轧钢板。DC04 和 DC05 冷轧钢板性能明显优于其他钢板，其中包括良好的深冲性，优良的抗凹性等等。本次试验 DC04 和 DC05 冷轧钢板厚度均为 0.8mm，表5-1 为冷轧板各元素组成表。 极限拉深系数试验采用最简单的圆形毛坯进行拉深，测定圆筒形件的极限拉深系数，毛坯中心设置中心孔，中心孔的作用是拉深试验时其定位作用，中心孔的大小为 1mm，圆毛坯规格和数量参考表 5-2。本章采用优化后的拉深系数设计极限拉深系数试验，共设置了四组 DC04、DC05 冷轧深冲板圆筒形件极限拉深系数试验。首先介绍了使用激光设备制作坯料，阐述了板材成形设备的成形原理，以及板材成形设备的调试过程。详细说明了四组圆筒形件极限拉深系数试验的试验过程，对拉深结果的评定，对极限拉深试验值和理论计算值、有限元模拟值进行对比分析，发现有限元模拟值与试验值偏差较小理论计算值偏差较大，但是在误差允许的范畴内，对试验值和《冲压手册》中拉深系数进行对比，发现《冲压手册》中最小的拉深系数与试验值偏差远大于理论计算值的偏差和有限元模拟值的偏差。综合考虑，在实践生产中为了缩短试模首期以及提高生产效率、降低生产成本可以使用基于塑性应变比的极限拉深系数模型快速判断板料的极限拉深系数。